基于局部曲面重构的焊缝X射线图像缺陷分割技术

背景消除是焊缝X射线自动检测中缺陷分割的常用方法,其核心是焊缝背景图像的获取。由于焊缝的多样性,常用的低通滤波和曲线拟合方法所得到的背景不够准确,造成较多误检率。研究了基于局部曲面重构的背景消除法,先对焊缝列灰度进行分析,获取潜在的缺陷区域,再对该区域进行曲面重构,获得焊缝背景图像。试验表明,该方法可有效减少误检和漏检,并获得良好的焊缝缺陷形貌。

电流模式零电压零电流开关TIG焊机的研制

研制了电流模式零电压零电流开关TIG焊机,其超前臂实现了零电压开关,滞后臂实现了零电流开关。采用峰值电流模式双闭环控制,其内环控制每个开关周期IGBT集电极的峰值电流,实现自动纠正偏磁,并大大提高了系统响应速度;外环控制焊机输出的平均电流。计算机仿真和实验结果表明,该焊机能在全负载范围内实现软开关。

焊缝缺陷X射线实时自动检测系统的图像处理

针对焊缝缺陷X射线实时自动检测技术普遍存在误检率与漏检率高的问题,研制了钢管焊缝缺陷X射线实时自动检测系统。研究了采用波形分析法与背景消除法信息融合进行焊缝缺陷检测的方法,从而有效降低了误检率与漏检率。该系统已用于西气东输钢管焊缝缺陷X射线实时自动检测。

逆变弧焊电源峰值电流模式双闭环控制系统

采用电压模式单闭环控制系统的逆变弧焊电源,系统动态响应速度慢,不能对主电路功率器件进行实时电流控制,中频变压器无抗偏磁能力,因此可靠性较差。所研制的逆变弧焊电源采用双闭环控制系统,内环实现了在每个开关周期对功率器件的峰值电流进行实时控制,提高了系统动态响应速度,消除了中频变压器偏磁现象;外环控制输出的平均电流,提高了输出电流的精度和系统的可靠性。

辅助变压器式FB-ZVZCS-PWM逆变弧焊电源

现有FB-ZVZCS-PWM软开关弧焊逆变电源采用阻断电容衰减原边环流电流所需的时间与占空比有关,占空比很小(电源输出电压很低)时滞后臂难以实现零电流开关。采用原边辅助变压器衰减原边环流电流所需的时间不受占空比影响,而与原边峰值电流成正比。文中介绍了采用原边辅助变压器、有限双极性控制的新型FB-ZVZCS-PWM软开关弧焊逆变电源实现超前臂零电压开关和滞后臂零电流开关的工作原理。计算机仿真和试验结果表明,根据最大峰值电流值设计适当的辅助变压器变比,可以在各种负载条件下实现软开关。

SACTIG与VPTIG电弧稳定性的比较分析(一)

采用高速录像系统、焊接电弧分析仪同步实时采集SACTIG(sine alternative cur-rent TIG)与VPTIG(variable polarity TIG)焊接电流、电弧电压、电弧形态信息。比较分析了SACTIG与VPTIG焊在焊接电流过零期间,焊接电弧稳定性与相关参数之间的关系。研究表明,工频正弦交流TIG电弧电流过零期间可能会发生熄弧和再引弧现象。焊接电流增加到一定值时,就可消除熄弧和再引弧现象,使工频正弦交流TIG电弧也具有良好的电弧稳定性。再引弧电压越高,电弧稳定性越差;再引弧电压等于电弧电压,就不会发生熄弧和再引弧现象。

变极性TIG焊接电弧多信息测试分析系统

以研制的变极性TIG焊接电源为实验平台,采用记忆示波器、高速摄像仪、光谱分析仪、焊接电弧动态分析仪,建立起变极性TIG焊接电弧多信息测试分析系统,同时采集焊接电流、电弧电压、电弧形态和电弧光谱等重要信息,并基于VisualC++语言开发的软件系统对采集的各种信息进行融合及分析。

逆变式弧焊电源轻载状态下零电压软开关的实现

全桥移相式零电压软开关逆变弧焊电源在轻载和空载时难以实现零电压开关。在采用饱和谐振电感的基础上,设计了变压器二次侧辅助电感,实现了包括空载在内的所有负载范围内主功率器件的零电压开关。

软开关弧焊逆变器电路拓扑与参数的仿真设计

通过Pspice软件对FB-ZVS-PWM变换器桥臂电容与IGBT关断损耗的关系和FB-ZVZCS-PWM变换器开关过程进行了仿真分析。采用变压器一次侧辅助网络的FB-ZVZCS-PWM变换器,能利用变换器的输入电压来衰减变压器一次侧的环流电流,衰减速度可控,且不受负载状态影响,易在全负载范围内实现超前臂零电压开关和滞后臂零电流开关。

一种X射线成像系统模型及其快速标定方法

利用X射线进行工件内部缺陷检测是目前应用最广泛的无损检测方法之一,基于图像处理的自动检测技术是其主要发展方向。系统成像模型的建立和标定确定了成像目标与其图像之间的几何对应关系,是利用图像进行自动定位与测量的前提。在忽略一些非线性因素如图像增强器输入屏形状等的情况下,针对用于大直径螺旋钢管焊缝缺陷自动检测的射线成像系统,提出一种简便、可操作性强的方法进行建模并进行标定,结果表明了所采用方法的有效性。

WSM-125逆变式多功能焊机的研制

介绍了一种主电路采用MOSFET和铁氧体磁芯构成单端正激的逆变式多功能焊机;设计了以PWM为核心的控制电路配以恒流内拐式外特性,从而保证了焊机具有良好的静、动特性。分析和实验结果表明:该焊机具有可靠性高,实际焊接效果好的特点。

基于信息融合优化搜索的X射线焊缝缺陷检测

提出一种基于信息融合优化搜索技术的X射线图像焊缝缺陷检测方法。在对X射线焊缝图像进行预处理的基础上,使用垂直焊缝方向投影的波形分析法进行焊缝区域分割,采用图像信息融合技术,综合不同判据获得启发式状态空间优化搜索的启发信息,对搜索过程进行优化,从而快速准确地检测出X射线图像中的缺陷区域。试验结果表明,提出的算法能够快速有效地检测出焊缝X射线图像中的缺陷,取得较好效果。

IGBT逆变低飞溅CO_2焊机的研究

介绍了采用短路电流波形和短路电流疏导控制相结合的逆变低飞溅CO2气体保护焊机。其主电路采用全桥式拓扑结构,以IGBT管为功率开关器件,中频变压器使用微晶磁心。实验证明该CO2气体保护焊机在焊接过程中明显有效地抑制了飞溅。

基于需求设计的并联结构相贯线焊接机器人

相贯线焊接接头是一种复杂的空间曲线焊缝形式,给焊接运动控制提出了较高的要求。本研究从相贯线数学模型出发,运用D-H方法建立运动学逆解模型,基于整体考虑实际焊接需求的机构设计与简化控制策略思想,提出一种具有四自由度的并联式焊接机器人,实现整体旋转、升降及焊枪手腕机构的解耦控制。以一种斜插相贯线轨迹为例,通过运动仿真,初步验证了所设计的机构及控制策略的正确性。最终制作出并联结构相贯线机器人实物。本研究设计的机器人具有小型化、高刚度、运动解耦的特点,为实现精确的运动轨迹控制提供硬件准备。

大型复杂构件的无模型工业机器人自动编程系统

航空、航天、船舶制造等领域存在着大量缺少计算机几何模型的小批量、柔性化构件焊接制造需求,基于模型的离线自动编程系统难以适用。就此设计了一种无模型大型复杂构件机器人自动编程系统。该系统通过对待加工构件进行快速三维重建,分析三维重建结果,预先规划加工方案,并自动生成机器人程序,通过传感器测量几何模型与实际构件之间的偏差,在线修正机器人程序。结果表明,系统能够对缺少模型的大型复杂构件进行在线分析,无需工作夹具的辅助便能有效地完成相应的焊接任务,为机器人加工进一步自动化提供了技术基础。

交流MIG焊接的电流换向维弧研究

交流MIG焊可通过调节EP极性和EN极性的比例来控制焊缝熔深和焊丝熔化速度,有利于薄板焊接,但交流MIG焊在EP极性和EN极性变化时容易产生断弧。研究了一种维弧电路,在EP极性和EN极性变化时刻能输出很高的重引弧电压来帮助电弧重新引燃。可有效解决薄板高速焊接时的烧穿问题。

多机器人柔性焊接的主从协调运动控制系统设计

针对机器人柔性焊接领域,设计实现了一种多机器人主从协调运动控制系统。该系统采用集中控制架构和周期同步位置模式,基于通用的多机器人主从协调运动控制算法,完成从动机器人的协调运动目标矩阵计算,并设计了机器人控制器的主从协调运动控制流程及相应的编程指令集,最后采用4台凯尔达KR1440机器人组成多机器人柔性焊接系统,通过典型主从协调焊接任务的示教编程再现试验,实现了多机器人主从状态的在线切换功能,验证了多机器人主从协调运动控制系统的有效性,为进一步提高机器人焊接系统的柔性水平提供了技术基础。

ZVS of arc welding inverter in light load

It is very difficult for arc welding inverter to realize Zero-Voltage-Switching （ZVS） because the load of arc welding inverter changes violently. An improved PS-FB-ZVS-PWM （ Phase-Shifted Full-Bridge Zero-Voltage-Switching Pulse-Width-Modulation） topology is proposed in this paper. A saturate resonant inductor is in series with the primary side of the transformer, while an auxiliary inductor is in parallel with the secondary side of the transformer to increase reactive current in light load or unload state, so the zero voltage switching of power devices is realized during switching course in light load or unload state.

用于焊缝检测的X射线实时图像序列时空域滤波

X射线实时图像处理技术是在线自动检测焊缝缺陷的关键环节。由于原始图像噪声大,严重影响了焊缝缺陷X射线实时自动检测技术的实际应用。该文先对焊缝X射线实时图像序列进行匹配,在此基础上采用扩展的局部线性最小均方差法进行时空域滤波,从而综合利用X射线实时图像序列的时域信息和空域信息。实验结果表明:焊缝X射线实时图像时空域滤波效果明显优于现有的空域滤波和时域滤波,为后续焊缝缺陷检测的图像处理提供了良好条件。

基于X射线图像序列的焊缝缺陷自动检测方法

X射线无损检测对于焊接结构件的质量保证具有重要意义,焊缝缺陷X射线实时自动检测的核心技术是序列图像处理。目前,国内外的研究工作大多集中在基于孤立图像的处理中,由于焊缝缺陷形态的多样性而难以将噪声与微小缺陷区分开,因此无法解决缺陷的漏检率和误检率此消彼长的矛盾。该文着眼于时间序列图像,提出基于帧内分割和帧间跟踪相结合的焊缝缺陷检测方法,在图像的空间域处理中消除漏检,在图像的时间域处理中消除误检,从而为解决缺陷漏检和误检之间的矛盾提供了有效途径。试验和现场应用期间,对于常见的壁厚分别为8.8 mm、12.5 mm以5m/m in速度运动的螺旋焊缝钢管中的一系列自然缺陷,最小检出缺陷直径分别约为0.6mm、0.8mm,符合工业应用要求,与此同时无误检出现。